10、驱动中的阻塞与非阻塞IO
阻塞,就是在获取资源的时候,不能获取到,那么就会将当前的进程挂起(睡眠,也就是将当前进程从调度器拿走了,不会调度当前进程),直到满足条件为止再进行操作。相反,非阻塞,就是即使不能获取到资源,非阻塞的进程是,要么是直接放弃,要么就不停地的进行查询,直到满足为止。
当上层 read 或者 write 的时候,希望是阻塞地去获取资源时候,那么底层的驱动,就应该去以阻塞的方式去实现;而当是希望以非阻塞的方式的时候,当不慢满足的时候,就立即返回,且应用层收到 –EAGAIN 的返回值。
1、驱动中的阻塞
底层驱动的阻塞操作,是借助了 等待队列的方式进行实现的,定义一个等待队列头,本质上是一个双向链表,队列的后续挂接了不同的节点,这些节点就是等待的任务,当在程序的某一个位置唤醒了等待队列头的时候,那么挂接在等待队列头的双向链表的任务节点,都会被唤醒。
1.1、API
(1)定义等待队列头
wait_queue_head_t myqueue;
(2)初始化队列头
init_waitqueue_head(&myqueue);
其实可以通过定义和初始化一体的宏代码: DECLARE-WAITQUEUQ(name) name. 就是定义以及被初始化的头部
(3)定义等待任务
DECLARE_WAITQUEUE(name, tsk)
定义了一个等待任务,name。而 tsk 是任务进程,一般是设置为 current,也就是设置为当前的进程。
(4)添加/删除队列
void add_wait_queue(wait_queue_head_t *myqueue, wait_queue_t * wait);
void remove_wait_queue(wait_queue_head_t *myqueue, wait_queue_t * wait)
将等待队列(wait),添加到 以myqueue 作为头部的,双向链表中,
(5)等待事件
wait_event(myqueue, condition)
将以 myqueue 的队列,全部进行阻塞,等待 condition 为真,不能被打断
wait_event_interruptible(wq, condition) ,是先等待的同时,可以被打断
(6)唤醒队列
wake_up(wait_queue_head_t *myqueue)
唤醒等待队列头,会将队列中的所有进程都进行唤醒。
2、驱动的非阻塞
驱动中的非阻塞实现,可以通过 struct file 中的 f_flags 标志进行判断,当 f_flags & O_NONBLOCK (因为上次应用的标志位的设置的时候,不仅仅是非阻塞,也有其他的,所以用 与,而不是等号)不等于零的,在资源不能获取的时候,立刻进行返回。还有一种是借助了 select 或者 poll 实习。
int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);
nfd : 是检测文件描述符中最大的 加一,
fd_set : 是检测文件的文件集,可见,可以按照读、写、异常,分开进行检测
timeout :阻塞时间,
select 会对指定的文件,进行实时检测,当检测到文件状态的变动,立马返回;没有检测到的时候,就直接进行阻塞,,但是阻塞不是一直进行下去的,阻塞的时间是通过 timeout 指定的时间。超过时间,即使没有检测到,也进行返回
2.1、文件集的设置
void FD_CLR(int fd, fd_set *set); // 清空文件集
int FD_ISSET(int fd, fd_set *set); // 检测文件,是否以及被置为到文件集
void FD_SET(int fd, fd_set *set); // 将文件描述符,置为到文件集
void FD_ZERO(fd_set *set); // 清空
2.2、底层poll
当上层调用了select 或者 poll 、epoll 的时候,底层的 poll 被调用,
unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);
第一个参数,是被打开文件,相关的参数;第二个参数,是被轮询设备的表格。poll 函数里面,当返回的时候,需要返回以下:
POLLIN : 表示设备可读,参考是应用层,
POLLOUT : 表示设备可写,
POLLERR : 错误
POLLRDNORM :必须被设置,
一般是:
unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *)
{
if (XXXXX)
mask |= POLLIN | POLLRDNORM ;
else
mask |= POLLOUT | POLLRDNORM ;
}